CN208385587U - 一种具有八个传输零点的小型三频带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有八个传输零点的小型三频带通滤波器，该滤波器呈左右对称设置，主要包括采用弯折结构的第一短路谐振器和第二短路谐振器，用于产生第一个通带；开环枝节加载的第一开路谐振器和第二开路谐振器，用于产生第二个通带和第三个通带；以及采用源负载耦合的短路输入馈线和输出馈线。本实用新型在小尺寸的电路结构中，可实现三个通带中心频率和带宽可控，而且通过设计的八个传输零点，使得该滤波器具有较高的阻带抑制度和通带选择性。这种三频带通滤波器可以满足小型三频通信系统的设计要求，可应用于移动通信、雷达、遥感等微波电子系统中。

Description

一种具有八个传输零点的小型三频带通滤波器

技术领域

本实用新型涉及微波技术领域，具体涉及一种具有八个传输零点的小型三频带通滤波器。

背景技术

微波滤波器是目前射频微波集成电路中非常重要的器件之一，滤波器是许多微波毫米波系统中的关键部件，它能有效地滤除各种无用信号及噪声信号、降低各通信频道间的干扰，从而保障通信系统的正常工作，实现高质量的通信。近年来，随着无线通信技术、导航技术和电子对抗的发展，系统之间占用的频段越来越近，同时通讯器件做的越来越小，其中每个接收机都有其独立的天线、滤波器、低噪声放大器等元器件。而由于多频前端器件的应用，系统的体积可以节约一半左右，由于很多器件共用或重复使用，系统功耗比多个单频收发机降低，相应的设备成本则大大降低。三频带通滤波器作为这些通信前端的关键器件，自然倍受关注。

据调查与了解，已公开的三频带通滤波器现有技术如下：

第一种方法：利用SIR的高次模实现较高频通带。SIR(阶跃阻抗谐振器) 就是由两个或两个以上具有不同特征阻抗的传输线组合而成的横向电磁场或准横向电磁场模式的谐振器。这种谐振器的最主要优点就是在结构和设计上有很大的自由度。这种方法的原理是利用三段式SIR能产生可控的三个谐振频率，通过多阶谐振器级联，实现三频带通滤波器。

2008年Chung-I G.Hsu等人提出用上述方法实现的三频带通滤波器，题名为“Tri-band bandpass filter with sharp passband skirts designed using tri-sectionSIRs”，该滤波器工作在1.57GHz,2.45GHz和3.5GHz。对于三段式SIR，调节 K₁和K₂，控制SIR阻抗比。从而实现三频带通特性。

第二种方法：利用谐振器并联组合的方法设计三频带通滤波器，可分为三组单模谐振器并联组合实现，以及一组单模谐振器加一组双模谐振器并联组合实现。一般来说，采用谐振器并联组合的方法设计自由度较高，但往往尺寸较大，而且低频谐振模式的谐波会对高频谐振模式有影响。

2011年Xiao-Hu Wu等人提出一种采用一组单模谐振器加一组枝节加载的双模谐振器并联组合实现，题名为“Novel compact tri-band bandpass filter withcontrollable bandwidths”。其中，第三通带通过一对单模半波长谐振器实现，而一对短路加载的双模谐振器，分别设计为第一和第二通带。三个通带频率和带宽可以独立调谐和设计。半波长谐振器嵌入在两个双模谐振器之间，并作为第一和第二通带的馈线的一部分，从而实现紧凑的尺寸。

第三种方法：利用枝节加载设计三频带通滤波器，支节加载谐振器结构在上世纪90年代末就有学者提出，加载枝节法最初从单个半波长谐振器发展而来，通过在半波长开环谐振器中心加载短接线引入奇偶模概念，从而产生非耦合的三模特性，利用这种三模特性实现滤波器的三频特性。

2016年Fei Song等人提出用上述方法实现的超导三频带通滤波器，题名为“Anovel tri-band superconducting filter using embedded stub-loaded resonators”。该滤波器采用三模嵌入式枝节加载谐振器，通过控制该谐振器三个谐振频率，从而实现可调三频带通特性。

但是在目前的三频滤波器的研究中，阻带抑制问题和通带选择性的问题是急需解决的关键问题，其直接影响滤波器的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有三频带通滤波器阻带抑制度不够和通带选择性低的技术缺陷，提供一种采用源负载耦合的通过短路单模谐振器组和开路双模谐振器组的并联技术，实现了具有八个传输零点的小型三频带通滤波器。该滤波器不仅通带性能良好，而且八个传输零点使得该滤波器具有较高的阻带抑制度和通带选择性。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案得到：

提供一种具有八个传输零点的小型三频带通滤波器，包括：

用于产生第一个通带且采用弯折结构的第一短路谐振器和第二短路谐振器，所述第一短路谐振器和所述第二短路谐振器左右对称设置；

用于产生第二个通带和第三个通带的开环枝节加载的第一开路谐振器和第二开路谐振器，所述第一开路谐振器和所述第二开路谐振器左右对称设置；

左右对称设置的采用源负载耦合的输入馈线和输出馈线；

其中，所述输入馈线和所述输出馈线均通过缝隙耦合分别给所述第一短路谐振器和所述第二短路谐振器以及所述第一开路谐振器和所述第二开路谐振器馈电；所述输入馈线和所述输出馈线均为阻抗匹配结构且分别由各自50欧姆的微带输入端和输出端直接馈电；

所述第一短路谐振器和所述第二短路谐振器均为一端开路一端短路的弯折结构；所述第一开路谐振器和第二开路谐振器采用中心枝节加载；所述第一开路谐振器和第二开路谐振器通过不对称耦合边结构进行缝隙耦合。

在本实用新型所述的具有八个传输零点的小型三频带通滤波器中，所述输入馈线和所述输出馈线之间采用缝隙耦合。

在本实用新型所述的具有八个传输零点的小型三频带通滤波器中，所述输入馈线和所述输出馈线为短路结构。

本实用新型的有益效果为：在小尺寸的电路结构中，可实现三个通带中心频率和带宽可控，而且通过设计的八个传输零点，使得该滤波器具有较高的阻带抑制度和通带选择性。这种三频带通滤波器可以满足小型三频通信系统的设计要求，可应用于移动通信、雷达、遥感等微波电子系统中。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型所述小型三频带通滤波器的结构示意图；

图2为所述小型三频带通滤波器频率响应的电磁仿真曲线图。

具体实施方式

为了使下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，是本实用新型所述的具有八个传输零点的小型三频带通滤波器一实施例的结构示意图，该三频带通滤波器呈左右对称设置，包括：第一短路谐振器1、第二短路谐振器2、第一开路谐振器3、第二开路谐振器4、开路枝节5、开路枝节6、输入馈线7、输出馈线8、输入端9和输出端10；其中开路枝节5和开路枝节6分别为第一开路谐振器3和第二开路谐振器4的中心加载枝节，输入馈线7和输出馈线8均通过缝隙耦合分别给一对短路谐振器1和2，以及一对开路谐振器3和4馈电，而且输入馈线7和输出馈线8分别由各自50欧姆的微带线输入端9和输出端10直接馈电。

进一步地，第一短路谐振器1和第二短路谐振器2均为一端开路一端短路的多段弯折结构，这种弯折短路结构充分利用了空间，降低了谐振器的谐振频率，间接实现小型化；弯折短路谐振器总长度决定第一通带的中心频率，第一短路谐振器1和第二短路谐振器2之间的耦合决定第一通带的耦合系数，而且这种短路谐振器的首个高次谐波出现在该谐振器谐振频率的三倍频处，拓宽了整个阻带，使得高次谐振模式不会影响第二个通带和第三个通带。

进一步地，第一开路谐振器3和第二开路谐振器4均采用中心枝节加载，中心枝节加载是指枝节加载位置在整个开路谐振器的中心，通过对该中心枝节加载开路谐振器的奇偶模分析，开环长度和枝节长度分别控制第二通带中心频率和第三通带中心频率。

进一步地，第一开路谐振器3和第二开路谐振器4采用不对称耦合边结构进行缝隙耦合，使得第二通带耦合系数和第三通带耦合系数可以独立控制，其中，长度L1控制第二通带耦合系数，长度L2控制第三通带耦合系数。

进一步地，输入馈线7和输出馈线8均采用短路结构，使得第一个传输零点和第八个传输零点可通过短路馈线长度控制，而且第一个传输零点和第八个传输零点分别用于改善低频阻带和高频阻带的阻带抑制度。

进一步地，输入馈线和输出馈线之间采用缝隙耦合，使得第一个传输零点和第八个传输零点除外的六个传输零点分布在三个通带左右两侧，用于提高通带选择性。

根据上述具体实施方式，在介电常数为2.55、厚度为0.8毫米的FR4介质基板上，设计了工作频率在WLAN(中心频率2.4GHz和5.2GHz)和WIMAX (中心频率3.5GHz)的三频带通滤波器实施例。其频率响应图如图2所示。该滤波器3个通带的带宽分别为70MHz，150MHz，60MHz：其中八个传输零点的频率分别为：1.1GHz,2.3GHz,2.6GHz,3.2GHz,3.7GHz,5.1GHz,5.4GHz 和5.8GHz，整个三频带通滤波器的电路尺寸为30mm*16.2mm。

本实用新型实施例的小型三频带通滤波器，不仅可以实现个通带中心频率和带宽都可控的三频滤波特性，而且可以产生八个传输零点，其中，第一个传输零点和第八个传输零点分别用于改善低频阻带和高频阻带的阻带抑制度，其它六个传输零点分别位于三个通带的左右两侧，用于提高通带选择性。因此，该小型三频带通滤波器具有较高的阻带抑制度和通带选择性，能够满足小型三频系统的设计要求，可应用于移动通信、雷达、遥感等微波电子系统中，值得推广。

以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种具有八个传输零点的小型三频带通滤波器，其特征在于，包括：

用于产生第一个通带且采用弯折结构的第一短路谐振器和第二短路谐振器，所述第一短路谐振器和所述第二短路谐振器左右对称设置；

用于产生第二个通带和第三个通带的开环枝节加载的第一开路谐振器和第二开路谐振器，所述第一开路谐振器和所述第二开路谐振器左右对称设置；

左右对称设置的采用源负载耦合的输入馈线和输出馈线；

其中，所述输入馈线和所述输出馈线均通过缝隙耦合分别给所述第一短路谐振器和所述第二短路谐振器以及所述第一开路谐振器和所述第二开路谐振器馈电；所述输入馈线和所述输出馈线均为阻抗匹配结构且分别由各自50欧姆的微带输入端和输出端直接馈电；

所述第一短路谐振器和所述第二短路谐振器均为一端开路一端短路的弯折结构；所述第一开路谐振器和第二开路谐振器采用中心枝节加载；所述第一开路谐振器和第二开路谐振器通过不对称耦合边结构进行缝隙耦合。

2.根据权利要求1所述的具有八个传输零点的小型三频带通滤波器，其特征在于，所述输入馈线和所述输出馈线之间采用缝隙耦合。

3.根据权利要求2所述的具有八个传输零点的小型三频带通滤波器，其特征在于，所述输入馈线和所述输出馈线为短路结构。